一种用于深紫外激光的图形化蓝宝石能量衰减片的制作方法

专利查询2022-5-26  96



1.本实用新型涉及一种衰减片,特别涉及一种用于深紫外激光的图形化蓝宝石能量衰减片。


背景技术:

2.在激光剥离技术制备自支撑单晶氮化镓和micro led等的过程中,高功率深紫外激光源是不可或缺的;在自支撑单晶氮化镓(gan)和micro led等的制备过程中,深紫外激光源的能量一般需要通过衰减片进行衰减标定,以得到能量要求;但是传统的衰减片一般为镀膜衰减片,化学性能不稳定,长时间使用后镀膜容易脱落,且不能用于高温高压等特殊环境中,又不易处理和清洗。
3.蓝宝石衬底一般用于制造发光二极管(light emitting diode)及其它光电子器件,其通常分为平片蓝宝石衬底和图形化蓝宝石衬底。其中,图形化蓝宝石衬底是在平片蓝宝石衬底上加工出很多个具有一定形状、且尺寸在微米量级的阵列图形而制成。蓝宝石对于深紫外高功率的激光具有很好的透光性,其化学性能稳定,可于高温高压等特殊环境中使用,且蓝宝石机械强度高,易于处理和清洗。因此,本实用新型基于蓝宝石的特点,开发出一种用于紫外激光的蓝宝石衰减片。


技术实现要素:

4.为解决上述技术问题,本实用新型的目的在于提供一种用于深紫外激光的图形化蓝宝石能量衰减片;该衰减片化学性能稳定,机械强度高,易于处理和清洗,使用寿命长,且可用于高温高压等特殊环境,能够实现对深紫外激光能量的定量衰减。
5.为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本实用新型通过以下技术方案实现:
6.一种用于深紫外激光的图形化蓝宝石能量衰减片,包括蓝宝石基片,该蓝宝石基片的一面设有图形结构;该图形结构是将蓝宝石平片的一面经过刻蚀形成;该图形结构包括周期性排列的若干个圆锥形凸起以及位于圆锥形凸起之间的平面区;圆锥形凸起对经由蓝宝石基片垂直入射的深紫外激光进行全反射,平面区对经由蓝宝石基片垂直入射的深紫外激光进行透射;圆锥形凸起的母线长度l满足以下条件:(d/2)/l≤sin(90
°
-arcsin(1/n)),其中,n为蓝宝石的折射率,d为圆锥形凸起的底面直径;圆锥形凸起的底面直径由式(1)确定:
[0007][0008]
该式(1)中,d为相邻两个圆锥形凸起之间的距离,t为图形化蓝宝石能量衰减片的设定透射率,δt为图形化蓝宝石能量衰减片的设定透射率的容忍偏差值。
[0009]
进一步的,该图形化蓝宝石能量衰减片的设定透射率t可为10%~90%。
[0010]
进一步的,图形化蓝宝石能量衰减片的设定透射率的容忍偏差值δt≤5%。
[0011]
进一步的,相邻两个圆锥形凸起之间的距离d可为1μm~100μm。
[0012]
进一步的,圆锥形凸起的高度不高于80μm。
[0013]
本实用新型的有益效果为:
[0014]
本实用新型开发了一种基于蓝宝石的能量衰减片,该衰减片是利用平片蓝宝石经刻蚀制得,刻蚀得到的图形结构包括周期性排列的若干个圆锥形凸起以及位于圆锥形凸起之间的平面区;圆锥形凸起可以实现对入射的深紫外激光的全反射,而平面区可以实现对深紫外激光的透射;利用圆锥形凸起和平面区的配合实现衰减片的特定透射率,进而应用于激光剥离过程中以实现对深紫外激光的定量衰减;为了实现圆锥形凸起对深紫外激光的全反射,设定圆锥形凸起的母线长度l满足以下条件:(d/2)/l≤sin(90
°
-arcsin(1/n)),其中,n为蓝宝石的折射率,d为圆锥形凸起的底面直径;圆锥形凸起的底面直径由下式确定:d为相邻两个圆锥形凸起之间的距离,t为图形化蓝宝石能量衰减片的设定透射率。通过上述设计形成的具有特定图形结构的图形化蓝宝石能量衰减片,可以实现设定的能量衰减;
[0015]
本实用新型的图形化蓝宝石能量衰减片,可以替代传统的镀膜衰减片,应用于深紫外激光的衰减标定,其不仅能够实现对深紫外激光的定量衰减,而且相较于传统的镀膜衰减片,化学性能稳定,机械强度高,易于处理和清洗,使用寿命长,又可用于高温高压等特殊环境。
附图说明
[0016]
图1为本实用新型一种用于深紫外激光的图形化蓝宝石能量衰减片的结构示意图。
[0017]
图2为本实用新型一种用于深紫外激光的图形化蓝宝石能量衰减片的局部结构示意图。
具体实施方式
[0018]
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述,以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0019]
如图1所示的一种用于深紫外激光的图形化蓝宝石能量衰减片,图1所示为图形化蓝宝石能量衰减片的截面图;该图形化蓝宝石能量衰减片包括蓝宝石基片1,该蓝宝石基片的一面设有图形结构;该图形结构是将蓝宝石平片的一面经过刻蚀形成;该图形结构包括周期性排列的若干个圆锥形凸起2以及位于圆锥形凸起之间的平面区3;圆锥形凸起2对经由蓝宝石基片1垂直入射的深紫外激光进行全反射,平面区3对经由蓝宝石基片1垂直入射的深紫外激光进行透射;圆锥形凸起2的母线长度l满足以下条件:(d/2)/l≤sin(90
°
-arcsin(1/n)),其中,n为蓝宝石的折射率,n=1.72,d为圆锥形凸起的底面直径;圆锥形凸起的底面直径由式(1)确定:
[0020][0021]
该式(1)中,d为相邻两个圆锥形凸起之间的距离,t为图形化蓝宝石能量衰减片的设定透射率,δt为图形化蓝宝石能量衰减片的设定透射率的容忍偏差值,δt≤5%。
[0022]
上述式(1)的获得的方法是:将蓝宝石基片划分成若干个周期性圆形片,如图2所示,每个周期性圆形片上设有一个圆锥形凸起和位于相邻两个圆锥形凸起之间的平面区,每个周期性圆形片的直径等于相连两个圆锥形凸起之间的距离。周期性圆形片的表面积s1=π(d/2)2,圆锥形凸起的底面积s2=π(d/2)2,s1/s2=1/(1-t),t为图形化蓝宝石能量衰减片的设定透射率,该设定透射率根据要求可为10%~90%,相邻两个圆锥形凸起之间的距离d可为1μm~100μm。
[0023]
依据全反射原理(入射角大于某一临界角时,所有的入射光线将被反射而不进入低折射率的介质),得到圆锥形凸起的母线长度确定方法;c为临界角,sinc=1/n,圆锥形凸起的母线长度满足的条件为:sinα=(d/2)/l≤sin(90
°
-arcsin(1/n));由该条件,再根据式(1)确定的圆锥形凸起的底面直径,便可获得圆锥形凸起的母线长度值范围,进而得到圆锥形凸起的结构。由此,可以设计获得具有某一设定透射率的图形化蓝宝石能量衰减片。
[0024]
实施例
[0025]
在该实施例中,在设计图形化蓝宝石能量衰减片时,设定该能量衰减片的透射率t=0.5,δt取5%,并将相邻两个圆锥形凸起之间的距离d的取值设为40μm,将t和d的取值代入式(1),计算得到圆锥形凸起的底面直径d,26.85≤d≤29.65,取d=28.28μm,则根据(d/2)/l≤sin(90
°
-arcsin(1/n)),得到l≥17.24μm。即,该图形化蓝宝石能量衰减片达到透射率为50%的条件是:能量衰减片上的圆锥形凸起的母线长度不低于17.24μm,且圆锥形凸起的高度不高于80μm。
[0026]
在实际使用时,深紫外激光垂直入射到该能量衰减片的蓝宝石基片1上,蓝宝石基片1上的平面区3对该垂直入射的深紫外激光进行透射,蓝宝石基片1上的圆锥形凸起2对经由蓝宝石基片入射的深紫外激光进行全反射。
[0027]
以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

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